一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在于，包括一個可沿 著水平和豎直方向進行試件應力加載的靜態(tài)加載系統(tǒng)，以及用于產(chǎn)生動態(tài)載荷的爆破加載 裝置；所述靜態(tài)加載系統(tǒng)包括一個豎直放置的底板，在底板一側(cè)沿上、下、左、右四個方 向分布的四塊推板，以及分別為上、左、右三個方向推板提供壓力的供壓系統(tǒng)；所述底板 中部開有通孔，上、左、右三個方向的推板底部活動連接在底板上，下部方向的推板固定 在底板上，試件固定在四塊推板之間；所述爆破加載裝置的加載端通過底板上的通孔從兩 側(cè)對應加載在試件中部的炮孔上，爆破加載裝置的另一端固定在下部方向的推板上。

如權(quán)利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述供壓系統(tǒng)包括三個氣缸、壓力表、閥門和空氣壓縮機，所述三個氣缸并聯(lián)連接， 三個氣缸的缸桿對應連接在上、左、右三個方向的推板上；所述壓力表和閥門串聯(lián)在空氣 壓縮機與并聯(lián)氣缸之間的連接管路上。

如權(quán)利要求2所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述三個氣缸的并聯(lián)支路上還分別連接有分控閥門和分控壓力表。

如權(quán)利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述推板與試件接觸的表面設有凹槽，試件邊部卡在凹槽中。

如權(quán)利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述推板與試件接觸的表面外側(cè)設有卡棱，卡棱與試件外表面相接觸，試件內(nèi)表面緊 貼在底板上。

如權(quán)利要求1所述的一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，其特征在 于，所述上、左、右方向的推板體上沿著移動方向還設有通槽，通槽中插有螺栓，螺栓連 接在底板和推板之間。

一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破

本實用新型涉及一種光測力學實驗裝置，尤其涉及一種對深部巖石爆破致裂進行物理 模擬實驗的光測力學實驗裝置。

巖體是長期地質(zhì)年代的產(chǎn)物，在天然狀態(tài)下存在自重應力和構(gòu)造應力等初始應力，所 以巖體受到的任何動載作用都是在一定靜態(tài)應力場存在之上的作用。巖體在動態(tài)載荷作用 下的動態(tài)斷裂過程與靜態(tài)應力場具有相關(guān)性。比如在深部礦井中爆破施工掘進巷道，高地 壓產(chǎn)生的初始靜態(tài)應力場就會對爆破載荷下巖石的斷裂現(xiàn)象和爆生裂紋的傳播規(guī)律產(chǎn)生巨 大影響，其初始靜態(tài)應力場效應將不能忽略。

目前，在物理爆破模型試驗中，模型的邊界條件大多是自由邊界條件，這對于研究高 圍壓下巖體的爆破理論具有一定的局限性，尤其是在采用爆破加載裝置和光測力學實驗方 法(如動光彈、動焦散等)進行爆破斷裂現(xiàn)象和機理的研究中，采用二維平面模型試件， 試件四周無約束，無法真實再現(xiàn)深部巖體即高地應力下巖石的爆破致裂規(guī)律和機理，對爆 破動態(tài)應力場中裂紋的擴展規(guī)律不能進行科學、全面的分析和研究。

為達到真實模擬地質(zhì)結(jié)構(gòu)，將初始靜態(tài)應力場效應充分考慮到模擬試驗條件中，準確 再現(xiàn)巖體在動態(tài)載荷下的致裂過程，特發(fā)明了本實驗裝置。

鑒于上述現(xiàn)有實驗裝置的不足，本實用新型的目的在于針對深部巖石的爆破致裂問 題，提供一種與光測力學相結(jié)合的可模擬深部地應力和爆破載荷的實驗裝置。

一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，包括一個可沿著水平和豎直方 向進行試件應力加載的靜態(tài)加載系統(tǒng)，以及用于產(chǎn)生動態(tài)載荷的爆破加載裝置；所述靜態(tài) 加載系統(tǒng)包括一個豎直放置的底板，在底板一側(cè)沿上、下、左、右四個方向分布的四塊推 板，以及分別為上、左、右三個方向推板提供壓力的供壓系統(tǒng)；所述底板中部開有通孔， 上、左、右三個方向的推板底部活動連接在底板上，下部方向的推板固定在底板上，試件 固定在四塊推板之間；所述爆破加載裝置的加載端通過底板上的通孔從兩側(cè)對應加載在試 件中部的炮孔上，爆破加載裝置的另一端固定在下部方向的推板上。

所述供壓系統(tǒng)包括三個氣缸、壓力表、閥門和空氣壓縮機，所述三個氣缸并聯(lián)連接， 三個氣缸的缸桿對應連接在上、左、右三個方向的推板上；所述壓力表和閥門串聯(lián)在空氣 壓縮機與并聯(lián)氣缸之間的連接管路上。

所述三個氣缸的并聯(lián)支路上還分別連接有分控閥門和分控壓力表。

所述推板與試件接觸的表面設有凹槽，試件邊部卡在凹槽中。

所述推板與試件接觸的表面外側(cè)設有卡棱，卡棱與試件外表面相接觸，試件內(nèi)表面緊 貼在底板上。

所述上、左、右方向的推板體上沿著移動方向還設有通槽，通槽中插有螺栓，螺栓連 接在底板和推板之間。

本實用新型所述的用于深部巖石爆破致裂的光測力學實驗裝置的優(yōu)點在于：(1)采用 該實驗裝置后，可以改變平面模型試件的邊界條件，對試件施加圍壓，實現(xiàn)了深部巖體地 應力場的模擬；(2)對試件四周圍壓加載過程可進行調(diào)控，可以改變水平和縱向各個方向 的壓力值，適用于多種地應力場的模擬；(3)采用卡棱或凹槽對試件進行卡持，保證了卡 持的可靠性和靈活性，同時，還可使爆破載荷在試件平面內(nèi)產(chǎn)生動態(tài)應力場，實現(xiàn)深部巖 石爆破致裂過程的真實再現(xiàn)。(4)該裝置特別適用于光測力學實驗中的動焦散和動光彈等 實驗，為研究深部巖體爆破致裂的規(guī)律和機理提供了可靠的實驗設備；(5)整個實驗裝置 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，易于實現(xiàn)和維護。

本實用新型的中心是：以實驗的方式對試件施加圍壓，模擬深部巖石中的地應力，在 試件模型中產(chǎn)生初始靜態(tài)應力場，然后通過爆破實驗，并采用光測力學方法對爆破致裂過 程進行觀測，以達到研究深部即高地壓下巖體的爆破斷裂現(xiàn)象和機理，為地質(zhì)挖掘和爆破 過程提供科學依據(jù)。

下面結(jié)合附圖1、圖2對本實用新型作進一步的詳細描述：

一種用于（二氧化碳氣體爆破設備）深度巖石爆破，主要包括兩部分：一部分為一 個可沿著水平和豎直方向進行試件應力加載的靜態(tài)加載系統(tǒng)；另一部分為用于產(chǎn)生動態(tài)載 荷的爆破加載裝置。靜態(tài)加載系統(tǒng)用于模擬深部巖石的地應力現(xiàn)象，形成試件的初始靜 態(tài)應力場。爆破加載裝置用于試件爆破實驗的加載和控制，使試件產(chǎn)生爆破致裂過 程，以實現(xiàn)對致裂過程的觀測和研究。

靜態(tài)加載系統(tǒng)包括一個豎直放置的四方形底板，在底板一側(cè)沿上、下、左、右四個 方向分布有四塊推板，以及分別為上、左、右三個方向推板提供壓力的供壓系統(tǒng)。上、 左、右三個方向的推板底部活動連接在底板上，并可沿底板移動。下部方向的推板固定 在底板上，試件固定在四塊推板之間。

其中，為便于爆破加載裝置的安裝和光測力學實驗裝置的觀測需要，在底板7中部還 開有通孔，通孔的大小可依據(jù)試件尺寸和爆破加載裝置及光測力學實驗裝置的大小而 定。由于加載過程中，上、左、右三個方向的推板需要沿底板移動，故在上、左、右三個 方向的推板體上沿著移動方向還設有通槽，通槽中插有螺栓，螺栓一端固定在底板上，另一端穿過通槽后與推板連接，通槽保證了推板移動的同時還會受到螺桿的限 制作用，防止移動方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而移動到位后，螺栓還可實現(xiàn)推板與底板間的固定連 接。

供壓系統(tǒng)包括三個氣缸6、三個分控閥門4、三個分控壓力表，以及連接在空氣壓縮機 輸出主管路上的總壓力表和總閥門。三個氣缸并聯(lián)連接，分控閥門和分控壓力表串 聯(lián)成三組后分別對應連接在三個氣缸的并聯(lián)支路上，直接顯示和控制支路上的三個氣缸工作，調(diào)整壓力的大小。三個氣缸6的缸桿對應連接在上、左、右三個方向的推板背部，帶 動此三個方向推板在底板7上移動，從而在試件的平面內(nèi)形成初始靜態(tài)應力場，實現(xiàn)了試 件在水平和豎向方向上地應力的模擬。

爆破加載裝置的加載端通過底板上的通從兩側(cè)對應加載在試件中部的炮孔 上，爆破加載裝置的另一端固定在下部方向的推板上。

為進一步提高推板加載試件的可靠性和在爆破過程中的穩(wěn)定性，在推板與試接觸的表面外側(cè)設有卡棱，卡棱與試件外表面相接觸并將試件外部卡持，而試件內(nèi)表面則緊貼在底板表面上。底板表面與試件表面充分接觸，增加了試件裝卡的 穩(wěn)定性，同時，卡棱還可使試件的爆破致裂過程在平面內(nèi)加載。當然，推板上的卡棱還可轉(zhuǎn)變成推板與試件接觸表面的凹槽設計，試件邊部直接卡在推板側(cè)面的凹槽 中，通過凹槽的兩側(cè)支撐面使試件卡緊，凹槽的深度可根據(jù)需要進行設定。

實驗中，首先選取試件，試件尺寸為300mm*300mm*5mm，在試件中心位置開設炮 孔，炮孔直徑為6mm，并裝填合適量的zy。然后，松開上、左、右方向推板上的螺栓，推 動推板向氣缸一側(cè)移動，將試件置于四個方向的推板之間，并且試件背面與底板表 面相接觸。接著，打開三個分控閥門及總閥門，開啟空氣壓縮機，不斷將空氣抽入空氣 儲存罐內(nèi)，氣壓逐漸上升，缸桿推動上、左、右三個方向的推板移動，結(jié)合固定不動的下 方向推板，四個方向的推板利用卡棱將試件卡持，使試件的外圍產(chǎn)生均布圍壓。隨 時注意總壓力表3和分控壓力表上的讀數(shù)，壓力區(qū)間保持在0?0.8MPa。當讀數(shù)達到需要值 時，依次關(guān)閉三個分控閥門和總閥門，并同時擰緊推板通槽中的螺栓，使推板與底板 間保持固定連接，保證推板對試件施加的均布力為一恒定值。由于試件邊部卡在推 板的卡棱內(nèi)，保證了爆破動態(tài)加載在平面內(nèi)進行。再接著，調(diào)試爆破加載裝置，使爆 破加載裝置的加載端從兩側(cè)對應加載在試件中部的炮孔上，保證試件中炮孔堵塞密 實。而光測力學實驗裝置則通過通孔對準試件，光測力學實驗裝置如：透射式動光彈或 動焦散線等實驗裝置。后，對試件的爆破致裂過程進行觀測和記錄，實驗 完成后，卸載氣缸上的壓力，松開通槽中的螺栓，取下試件即可。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限 于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變 化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。石杰13273308303微信同步